Источник бесперебойного питания. Как его выбрать

Для любого пользователя персональным компьютером, наиболее страшное событие, какое может случиться, это когда тяжелый труд и многочасовая работа исчезает по причине элементарного перепада напряжения в сети, или отключения электричества! Хорошо еще, если после таких "сюрпризов" компьютер останется в рабочем состоянии. Но когда пользователю приходится переустанавливать программы, вышедшие из строя, или еще хуже, приобретать комплектующие к компьютеру, трагедии больше нет. Кроме того, каждый пользователь должен помнить и знать, что постоянные проблемы с электроснабжением компьютера, становится причиной его преждевременного старения. Поэтому незаменимым и полезным устройством, поддерживающим работоспособность оборудования, которое подключено к нему, на случай кратковременного или длительного отключения электропитания, является источник бесперебойного питания.

Данное устройство способно обеспечить электропитанием компьютер, подключенный к нему, до нескольких часов. Таким образом, для  предотвращения сбоев в работе систем, а также повреждения оборудования, необходима установка (ИБП) источника бесперебойного питания. Как уже отмечено, данный прибор должен защитить подключаемую к нему технику от всех возможных типов сбоев в электросетях. Но, главная задача источника бесперебойного питания, конечно же, является обеспечение корректного завершения рабочего процесса, в случае неожиданного отключения электроэнергии.

Взвесив все аргументы, любой пользователь столкнется с дилеммой выбора источника бесперебойного питания. Ведь на современном рынке, разными производителями предлагается несколько типов ИБП. К ним относятся как недорогие простые устройства, которые работают от встроенного аккумулятора, так и более сложные и промышленные устройства, оснащенные двойным преобразованием напряжения. Для правильного и осознанного выбора такого устройства, которое нужно пользователю, будущий покупатель должен ориентироваться в основных вопросах, связанными с источником бесперебойного питания.

Прежде всего, ответим, что же является источником бесперебойного питания. Название данного устройства произошло от английского "Uninterruptible Power Supply" (UPS). Данное автоматическое устройство является источником вторичного электропитания. Его назначением является обеспечение электрооборудования, которое к нему подключено, бесперебойным снабжением электроэнергией в пределах нормы.

В нашем государстве, нормой в электропотреблении сети определено напряжение в 220 В (+ 10%). Кроме того, нормальная частота установлена в размере 50 Гц (+ 1 Гц). К тому же, коэффициентом длительно нелинейного искажения формы напряжения составляет менее 8%, а в случае кратковременного нелинейного искажения формы напряжения допустимо менее 12%.

К основным неполадкам в сети электропитания относятся:

• возникновение аварии в сетевом напряжении, когда питание в сети пропадает;
• высоковольтные импульсные помехи, то есть стремительное изменение напряжения в сторону увеличения до 6 кВ общей продолжительностью до 100 мс;
• длительное, а также кратковременное изменение напряжения (подсадки и всплески);
• помехи высокой частоты, которые передаются по электрической сети (высокочастотный шум);
• изменение частоты, то есть отклонение больше чем на 3 Гц.

Источник бесперебойного питания устанавливается между защищаемым оборудованием (компьютером) и точкой электроснабжения. Функция источника бесперебойного питания заключается в том, чтобы обеспечить бесперебойным питанием подключенную нагрузку за счёт энергии батарей в случае пропадания сетевого напряжения, или внезапного изменения его параметров (частота или напряжение) за пределы, допустимые производителями продуктов потребления энергии. В том случае, когда напряжение в сети находится в рамках допустимых пределов, то ИБП, в зависимости от его схемы построения, корректирует параметры электрического питания.

Блок источника бесперебойного питания имеет установленный датчик, который осуществляет постоянную проверку уровня напряжения, отслеживая за характеристиками тока в электросети. В случае изменения данных параметров (они начинают слишком быстро расти или, наоборот, падать, либо приближаются к предельно допустимым значениям), устройство отключает персональный компьютер от питания электрической сети, мгновенно (в течение миллисекунд) переключает его на резервный источник нагрузки.

В основном, ИБП состоит из аккумуляторных батарей и электронного блока, называемым инвертором. О данных элементах, и принципе их работе, мы поговорим далее.

Переключаясь на резервный источник питания, устройство подает сигнал (звуковой, или световой). После появления в электросети питания, датчик опять подает сигнал, после чего персональный компьютер переключится с ИБП на питание от сети, одновременно осуществляя подзарядку аккумуляторных батарей.

На практике, заявленное производителем время работы персонального компьютера от источника бесперебойного питания сильно отличается от реального времени в сторону уменьшения.

Аккумуляторная батарея является одним из главных элементов ИБП. Производители применяют щелочные или кислотные аккумуляторы. Следует отметить, что щелочные экологически чище по отношению к окружающей среде, но, к сожалению, их емкость меньше, в сравнении с кислотно-свинцовыми батареями. Аккумуляторные батареи, которые применяются в ИБП, необслуживаемые. Не смотря на то, что батареи не являются источниками вредных и токсичных испарений, они имеют сложный химический состав. Поэтому, аккумуляторные батареи и являются устройствами закрытого типа, что дает возможность использовать их в закрытых помещениях.

Все батареи бывают съемными, а также несъемными. Производителями гарантируется нормальная работа аккумуляторных батарей в пределах от 2 до 5 лет. Полный заряд батареи осуществляется в течение восьми часов нормальной эксплуатации устройства.

Главными врагами всех батарей, влияющими на уменьшение срока службы, являются: высокая, или низкая температура; полный разряд батареи; механическое воздействие в виде ударов, которые нарушают внутреннюю структуру аккумулятора.

Таким образом, ознакомившись с вышеизложенной информацией, будущий покупатель ИБП имеет общее представление о данном устройстве. Но было бы не лишним владеть информацией о главных характеристиках ИБП.

К ним относятся:

• Диапазон входного напряжения. Данный параметр определяет напряжение, при котором источник бесперебойного питания работает от электросети, и при этом, не переключается на встроенные аккумуляторные батареи. Если ИБП отличается большим диапазоном входного напряжения, то это значительно снижает количество переключения работы на аккумуляторную батарею, и, конечно же, увеличивает срок эксплуатации устройства. Следует отметить, что источники бесперебойного питания с диапазоном входного напряжения более широким, в случае перепадов напряжения, дольше работают от электросети и питают нагрузку. В отличие от таких типов ИБП, устройства с меньшим диапазоном быстрее переходят на аккумуляторную батарею и, соответственно, быстрее разряжают ее, обесточивая нагрузку.
• Возможность изменения выходного напряжения в случае изменения входного. ИБП должен обеспечить такое выходное напряжение, которое даст возможность нормально работать защищаемому им оборудованию. В том случае, если на выходе ИБП выдает пониженное напряжение, это может вызвать проблемы в работе оборудования, а также безвозвратную потерю данных. Те же результаты возможны, при значительном повышении выходного напряжения, а в худшем случае это чревато выходом оборудования из строя. Несмотря на то, что повышение напряжения происходит намного реже, их последствия более плачевны. Так, ИБП типа "Off-line" не корректируют выходное напряжение, а устройства типа "line-interactive" осуществляют контроль и коррекцию напряжения.
• Параметры напряжения на выходе от активированных батарей. К ним относятся напряжение, частота, а также форма сигнала. Данные параметры отражают насколько качественная генерация, которая обеспечивается "бесперебойником". А это, в конечном счете, определяет возможность применения конкретного ИБП в интересующих потребителя обстоятельствах.
• Процесс переключения "бесперебойника" на аккумуляторную батарею, и обратный процесс. Все возможные процессы ИБП по переключению на батарею, оборудованием, которое к нему подсоединено, не должно быть "замеченным". Это значит, что такие процессы должны происходить корректно, а также за минимальный временной отрезок. При этом переключение должно сопровождаться верной синхронизацией частот "бесперебойника" и питающей электрической сети.
• Поведение источника бесперебойного питания во время перегрузки на выходе. Для предотвращения возможной поломки ИБП, во время перегрузки защищаемого оборудования в режиме работы от аккумуляторных батарей, устройство выключается. Поэтому, потребитель должен быть готов и знать, что если возникла перегрузка от сетевого питания, необходимо, вовремя уменьшить до минимума нагрузку. Иначе защищаемое ИБП оборудование будет обесточено. Самым эффективным способом информирования о поведении нагрузки, является звуковая и световая индикация. Сигналы данных индикаций сочетаются друг с другом. Но, существуют модели ИБП, которые имеют возможность либо световой сигнализации, либо вообще не имеют индикации.
• Возможность запуска с "холодного" старта. Немаловажный фактор, определяющий качество ИБП, является его возможность активации при отсутствии напряжения в электросети. Очень полезная функция, которая становится весьма необходимой, если потребителю нужно запустить компьютер, а питание в сети отсутствует.
• Стабилизация частоты. Некоторые устройства могут быть критичны к частоте напряжения, которым они питаются. Поэтому, данная функция может быть весьма полезна, например, для стабилизации частоты питающего напряжения, чтобы это не привело к изменению скорости вращения у двигателя переменного тока.

К дополнительным функциям ИБП относятся:

• Возможность "Холодного старта". Данная технология, позволяет запустить персональный компьютер от аккумуляторной батареи, в случае отсутствия напряжения в электросети. Функция не нужная и бесполезная, если мощность аккумуляторной батареи не высокая. Кроме того, пользователь должен помнить, что использовать данную функцию рекомендуется только в экстренных случаях.
• "Automatic Voltage Regulation". Данная функция крайне важна и полезна. Процесс заключается в том, чтобы входное напряжение стабилизировать, и поддерживать его в допустимых границах. Благодаря данной функции срок работы аккумулятора больше, чем в ИБП типа "Off-line", которые переключаются на аккумуляторные батареи в случае малейшего перепада напряжения.
• Защита локальной сети, также модема, от резкого скачка высокого напряжения (например, во время грозы). Очень полезная опция. Принимая во внимание, что напряжение в телефонной линии составляет около 60V.
• Интерфейсные разъемы между персональным компьютером, а также ИБП. Для активации программного обеспечения на компьютере, мониторинге напряжения и других процессов (отслеживание показаний, осуществление диагностики, проверка заряда аккумулятора). Обычно для связи между ИБП и защищаемым устройством используется интерфейсы "USB" и "COM". В случае отключении USB-кабеля, ИБП начнет сигнализировать, но работать устройство продолжит, защищая компьютер. Но, в результате отсутствия доступа данных работы ИБП к компьютеру, то есть при отключенном кабеле, компьютер самостоятельно вовремя не завершит работу. Прежде всего, это станет из-за того, что не будет возможности определить истощение аккумуляторных батарей и корректно завершить работу активных программ.

Стоит отдельно остановиться на режимах, в которых могут работать источники бесперебойно питания. Величина нагрузки, а также состояние сети, влияют на выбор режима работы.

РЕЖИМ РАБОТЫ ОТ СЕТИ, или "сетевой режим" - нагрузка питается от энергии сети. Если сетевое напряжение в допустимых границах отклонения, то устройство работает от сети. Включая ИБП впервые, пользователь должен удержать пару секунд клавишу питания. После чего, звучит звуковой сигнал, и активируется дисплей. Далее можно подключить нагрузку.

Следующий режим - "АВТОНОМНЫЙ". В этом случае нагрузки питается от энергии аккумуляторных батарей. Если параметры напряжения в сети отклоняются за допустимые границы, или полностью пропадает нагрузка в сети, то ИБП переключается на автономный режим питания. В этом случае, устройство будет воспроизводить звуковой сигнал каждые 12 секунд, который означает, что источник бесперебойного питания работает от аккумуляторной батареи. Разряжаясь, ИБП изменит звуковой сигнал на более частый, который будет повторяться через две секунды. Это произойдет за две минуты до отключения устройства. Когда емкость аккумуляторной батареи меньше 20%, то ИБП выключится для того, чтоб не произошло полного разряда батарей.

Особенности режима "ХОЛОДНОГО СТАРТА" выше отражались.

Ознакомившись с основными характеристиками ИБП, перед приобретением, потребитель должен определиться с типом данного устройства. В зависимости от схем построения, все источники бесперебойного питания делятся на основные три типа. Однако, разделение на типы очень условны, так как существуют такие модели, которые объединяют свойства нескольких типов ИБП.

Итак, рассмотрим основные типы ИБП

Резервный ("Off-line"; или же "Stand-By"). Это наиболее дешевый по цене, и наиболее простой по конструкции тип ИБП. Некоторые модели данного типа имеют в комплекте сетевой фильтр, функционал которого в основном формален.

Принцип работы данного устройства заключается в том, что при наличии напряжения в сети, питание осуществляется напрямую. Как только напряжение поступает со сбоями, или вообще пропало, то "бесперебойник" переключается на питание от аккумуляторной батареи. При этом время перехода на питание от аккумуляторных батарей ИБП может быть около 20 мс. А это, в свою очередь может стать причиной аварийной перезагрузки персонального компьютера.

Во время своей работы, ИБП выполняет функции удлинителя и на работу защищаемого устройства не влияет. В случае исчезновения напряжение в сети, процессор "бесперебойника" подает нагрузку с резервного источника питания. Таким источником является аккумулятор, который питает импульсный преобразователь напряжения. Данный преобразователь воссоздаёт такое напряжение, обеспечивающее нормальную работу защищаемых устройств, которые снабжены импульсными блоками питания.

Итак, к преимуществам данного типа ИБП следует отнести:

• незначительное потребление электроэнергии;
• в связи с отсутствием необходимости охлаждать данное устройство, оно издает минимум постороннего шума;
• не требуется использование дополнительного программного обеспечения;
• низкая цена.

Имеются у моделей этого типа определенные недостатки:

• отсутствует интерфейс USB;
• невозможность корректировки напряжения в сети, при выходе его за границы (180V -250V).

Поэтому, выбирая данный вид ИБП, потребитель должен обратить особое внимание на пределы входного напряжения (рекомендовано не меньше 180-240V), а также времени перехода  на питание от аккумуляторной батареи.

Линейно-интерактивный ("Line-Interactive"). Этот тип ИБП имеет неоспоримое преимущество в сравнении с резервным типом устройства. Прежде всего, линейно-интерактивные ИБП, оснащены автотрансформатором - "AVR". Это дает возможность компенсировать изменение напряжения, переключая две секции собственной обмотки. Другими словами, "AVR" делает напряжение выше или ниже, если таковое выходит за допустимые границы. И все это, благодаря реализации трансформатора (феррорезонансного, либо ступенчатого), в результате которого форма напряжения на выходе является либо синусоидальной, либо синусоидально-аппроксимированной соответственно.

Данные ИБП имеют защиту от помех в сети. Кроме того, время перехода на аккумуляторную батарею намного выше (около 5-10 мс). Феррорезонансные трансформаторы в более дорогих ИБП снижают скорость переключения практически до нуля.

К преимуществам данного типа можно отнести:

• он незаменим в условиях нестабильного напряжения в сети, где значительно превышены допустимые нормы;
• благодаря интерфейсу USB есть возможность автоматического отключения персонального компьютера после окончания заряда аккумуляторных батарей.

К недостаткам данного типа можно отнести:

• сравнительно с предыдущим типом "Off-line", выше стоимость;
• сложная конструкция устройства.

Линейный ("On-Line"). Данный тип "бесперебойника" интересен тем, что он всегда обеспечивает необходимую нагрузку, какое бы ни было входное напряжение. Это стало возможным потому, что входное напряжение поступает на выпрямитель, откуда на инвертор. В свою очередь, инвертор преобразовывает электрический ток из постоянного в переменное напряжение, после чего направляет его на выход. Здесь напряжение электросети преобразуется постоянно. Проще говоря, цепочка постоянного тока подключена к аккумуляторной батареи, которая является буфером системы, поэтому, при сбоях электропитания в сети, переключение не осуществляется.

Именно поэтому, в данных ИБП время перехода на питание от аккумуляторной батареи равно нулю. Ведь инвертор постоянно питается током или от выпрямителя, или от аккумуляторной батареи. В результате, по стоимости, данный тип ИБП является самым дорогим.

Преимущества данного типа устройств неоспоримы:

• данное устройство обеспечивает высокую надёжность резервной нагрузки, в отличие от других типов ИБП;
• устройство может автоматически корректно отключить персональный компьютер после окончания заряда аккумуляторной батареи.

Недостатки в данном устройстве также имеют место:

• главный недостаток ИБП данного типа - это достаточно низкий коэффициент полезного действия (около 70-75%).
• невозможность, да и отсутствует целесообразность использования данного устройства с недостаточно мощными нагрузками;
• в связи с постоянным преобразованием мощных нагрузок, устройство выделяет тепло, поэтому оно нуждается в охлаждении. В результате, очень часто с данными устройствами в комплекте идут вентиляторы;
• очень сложная конструкция устройства, не всегда оправданная, с учетом того, что современная техника, защищаемая ИБП, используемая в качестве нагрузки, снабжена импульсными источниками питания.

После того, как потребитель определится с типом ИБП, следует взять во внимание некоторые особенности данных устройств:

• выходная мощность, которая измеряется в вольт-амперах (VA), или ваттах (W);
• время перехода "бесперебойника" на питание от аккумуляторной батареи, которое измеряется в миллисекундах (мс);
• общее время независимой (автономной) работы. На это влияет емкость аккумуляторных батарей, а также мощность оборудования, которое подключено к ИБП. Время измеряется в минутах;
• границы диапазона сетевого, или входного напряжения, позволяющее ИБП стабилизировать электропитание, не переключаясь на батареи. Измерение осуществляется в вольтах (V);
• время работы аккумуляторных батарей в ИБП, которое измеряется годами.

Определяясь с выбором ИБП, будущий покупатель должен знать условия, в которых будет использоваться данное устройство. Это может быть личная квартира, или дом, а может офис. В свою очередь, это влияет на нагрузку в электросети. Так, питание в сети в личном жилье более стабильно, чем в офисах, поэтому для защиты компьютера достаточно будет простейшего ИБП типа "Off-line" достаточной мощности. Покупателю нет смысла переплачивать деньги за функции, которые ему не нужны. Например, можно приобрести модель "Powercom iCute ICT-530", или "Mustek PowerAgent 636 Offline", стоимость которых не "кусается", но характеристики устройств позволяют смело использовать для защиты компьютера.

Следует отметить, что владельцы ноутбуков могут особо не волноваться по поводу перепадов напряжения и возможных сбоев электроснабжения, поскольку портативные компьютеры уже оборудованы аккумуляторной батареей, которая позволяет ноутбуку работать некоторое время, обеспечивая его снабжением электричества.

При использовании ИБП каждый пользователь должен соблюдать технику безопасности, и знать главные "НЕЛЬЗЯ" и "НУЖНО":

• нельзя разбирать кислотно-свинцовый аккумулятор;
• запрещено заменять специальную батарею из источника бесперебойного питания, на ту, которая применяется в иных устройствах;
• нельзя оставлять без присмотра источник бесперебойного питания во время первого заряда;
• нельзя вскрывать испорченное, и неработающее устройство, а также пытаться его отремонтировать. Нужно отвезти его в сервисный центр;
• необходимо обеспечить нормальную вентиляцию и доступ воздуха, чтоб не допускать перегрев устройства;
• в случае, когда устройство доставлено в помещение с мороза, необходимо дать время для его нагрева, чтоб пропала испарина;
• нельзя подключать к источнику бесперебойного питания лазерные принтеры, так как они дают большую нагрузку, что чревато возникновением поломки устройства;
• запрещено подключать источник бесперебойного питания к самому себе с активной функцией "холодного старта", так как ИБП может выйти из строя.

Для установки ИБП, необходимо устройство подключить к электрической розетке, подающей питание. После чего, в розетки, которые расположенные на корпусе "бесперебойника", подключить вилки сетевых шнуров компьютера, или другого устройства, которое пользователь хочет защитить от проблем с перебоями питания. В случае поддержки "бесперебойником" автоматического выключения персонального компьютера, а также других функций управления, которые осуществляются с компьютера, ИБП следует подсоединить к системному блоку с помощью дополнительного кабеля.